Микроволновая печь и микроволновая генерация | Как они работают?

Микроволновая связь

Микроволны означают высокие частоты, чем 300 МГц и состоят из коротковолновых волн менее 1 м. Таким образом, те электромагнитные волны, которые имеют высокие частоты, но имеют короткую длину волны, называются микроволнами. Связь, которая осуществляется с помощью микроволн, называется микроволновой связью. Другими словами, связь, в которой микроволны используются в качестве среды передачи, называется микроволновой связью.

Роль электромагнитных волн и антенн в микроволновой связи

В микроволновой связи модулированные сигналы излучаются через антенну в атмосфере, в то время как приемная антенна принимает эти информационные сигналы. Микроволны в основном зависят от резонансных полостей и волноводов, по которым генерируются и передаются микроволны (металлическая полость или пустая полость, присутствующая в проводящем материале и настроенная на определенную частоту, называется объемными резонаторами). Передача микроволн осуществляется посредством электромагнитных волн, которые также называют светом видимости связи. Связь прямой видимости обычно представляет собой связь, при которой информационные сигналы передаются в атмосфере без какой-либо физической среды, а приемная антенна принимает сигналы. Следует отметить, что при прямой видимости обе антенны должны быть обращены друг к другу на передающей и приемной башнях.
Микроволны (0,3–300 ГГц) делятся на три группы в соответствии с их диапазонами.

Диапазон сверхвысоких частот (УВЧ)

Это диапазон частот (от 0,3 ГГц до 3 ГГц).

Диапазон сверхвысоких частот (СВЧ)

Это диапазон частот (от 3 ГГц до 30 ГГц).

Дополнительно высокочастотный диапазон (КВЧ)

Это диапазон частот (от 30 ГГц до 300 ГГц).

Из-за некоторых ограничений обычных ламп, таких как баланс индуктивности и емкости между электродами, скорость электронов от одного электрода к другим электродам и т. д. Генерация микроволн от них невозможна. Необходимо использовать некоторые специальные трубки, поскольку микроволны могут генерировать мощность от нескольких ватт до сотен ватт. Для этой цели существуют специальные лампы, называемые микроволновыми генераторами, которые часто используются в качестве микроволновых генераторов в микроволновой связи. т.е. Магнетрон, клистрон, лампа бегущей волны. Какие из них используются в качестве микроволновых генераторов и микроволновых усилителей? Здесь мы собираемся подробно объяснить магнетрон микроволновой лампы.

Что такое магнетрон и как он работает?

Цилиндрический диод, который используется в качестве СВЧ-генератора в СВЧ-связи, называется магнетроном. Другими словами, магнетрон используется в СВЧ-связи как СВЧ-генератор. Эту магнетронную трубку изобрели ученые Рэндалл и Бут из Великобритании.

Конструкция магнетрона

Конструкция магнетрона в основном цилиндрическая. Магнетрон состоит из восьми постоянных медных анодных полостей вокруг нагретого вольфрамового катода. Количество полостей в магнетроне должно быть четным. Размер полостей обычно поддерживается в соответствии с частотой колебаний. Все резонаторы делаются на 300 или 450. Коаксиальный кабель подключается к одному из резонаторов для получения нужного выхода микроволн. При генерации высоких микроволн для получения выходного сигнала используются волноводы.

Принцип работы резонаторного магнетрона такой же, как у лампы бегущей волны. В соответствии с этим высокие микроволновые частоты генерируются взаимодействием радиального электрического поля и аксиального магнитного поля. Поэтому, забывая о микроволновых частотах, мы должны обеспечить электрическое поле вокруг магнетронной трубки. Как показано на рисунках.

  Электрическое поле создает прямолинейное ч/б движение катода и анода, а магнитное поле создает круговое движение. Вот почему электроны, вылетающие из нагретого катода, не движутся по прямой из-за взаимодействия ч/б электрического поля и магнитного поля.

                        Когда значение магнитного поля равно нулю, испускаемый электрон направляется непосредственно к аноду вокруг. В это время на него действует только электрическое поле, как показано на рисунке X-линией. Но когда напряженность магнитного поля немного увеличивается, траектория электрона становится не такой прямолинейной, как раньше, а становится немного изогнутой, как показано на рисунке Y-линией.
Этот метод очень прогрессивен для генерации высокочастотных микроволн, потому что, когда испускаемый электрон приближается к анодному электроду, их скорость увеличивается из-за действия магнитного поля. Но когда магнитное поле увеличивается еще больше, испускаемый электрон не может достичь анода, а просто касается анодного электрода и возвращается к катоду из-за эффекта магнитного поля, как показано на рисунке с линией Z. Это называется отсечь поле. Точно так же, если мы продолжаем увеличивать магнитное поле, испускаемые электроны излучают и снова возвращаются к катоду, что, в свою очередь, еще больше нагревает катод до опасного значения температуры.

Отсюда мы пришли к выводу, что если обеспечить и поддерживать определенное значение магнитного поля вокруг трубки магнетрона, то можно получить желаемую частоту микроволн. Магнетрон выдает СВЧ частоты от 900 МГц до 2,5 ГГц мощностью от 3оо ватт до 10к ватт, при этом работает с КПД около 70%.